CN114635827A - 一种风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风力发电机，包括：机头部分和连接部分；机头部分包括机头支架、发电机和风轮，风轮驱动发电机动作；连接部分用于连接机头支架与塔架，包括阻尼调节转盘，阻尼调节转盘包括套接的对接盘和承接盘；承接盘的底部设有凹槽，对接盘上设有与凹槽对应的弹销，对接盘套接承接盘时，弹销处于凹槽内，通过调节弹销的弹力，以调节机头部分旋转时的阻尼。取消了传统风机的变桨机构、偏航机构及其控制装置，将风力发电机进行简化，同时设计阻尼调节转盘、尾翼等机械式稳定控制装置，提高风机的安全性和可靠性，结构简单，便于维护，最大程度地降低风机成本。

Description

一种风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风力发电机。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，风力发电机一般采用风轮上风迎风的方式，即从风向看，风轮在塔架的前方。对于大型风力发电机，几乎全部采用这种方式。要保证风轮始终对准来风，风力发电机必须要有功率较大的偏航控制电机及伺服控制系统。此外，为保证大风时的风机安全，也需要控制风机的叶片方向，叶片需要有变桨机构，其控制装置称之为变桨控制系统。但是，由于这两种基本功能及其控制系统的存在，使得风力发电机的结构较为复杂，专业性增强，还大大增加了机舱的重量，也大大增加了整个风机的成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种风力发电机，取消了传统风机的变桨机构、偏航机构及其控制装置，将风力发电机进行简化，同时设计阻尼调节转盘、尾翼等机械式稳定控制装置，提高风机的安全性和可靠性，结构简单，便于维护，最大程度地降低风机成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种风力发电机，包括：机头部分和连接部分；所述机头部分包括机头支架、设于机头支架上风处的发电机，以及设于机头支架下风处的风轮，所述风轮的转动驱动发电机的动作；

所述连接部分用于机头支架与塔架的连接，包括阻尼调节转盘，所述阻尼调节转盘包括对接盘和承接盘，对接盘安设于机头支架上，承接盘设于塔架上，以使对接盘套接承接盘；

所述承接盘的底部设有凹槽，所述对接盘上设有与凹槽对应的弹销，对接盘套接承接盘时，弹销处于凹槽内，通过调节弹销的弹力，以调节机头部分旋转时的阻尼，当风轮摆动力矩超过弹销阻力时，弹销脱离凹槽，机头部分转动。

作为可选择的实施方式，所述风轮包括风轮转轴和设于风轮转轴上的叶片，所述风轮转轴设于机头支架上；所述风轮通过风轮转轴驱动发电机转子，发电机转子与定子的绕组线圈因旋转产生电磁感应而发电。

作为可选择的实施方式，在风轮转轴与机头支架的连接处设有风轮刹车箍，通过旋紧风轮刹车箍，以抱紧风轮转轴，使风轮停止转动。

作为可选择的实施方式，在风轮的后方安装有尾杆，在尾杆的另一端通过滑环安装尾翼，所述尾翼上设有重力球，重力球的重力和风速决定尾翼摆动幅度。

作为可选择的实施方式，所述连接部分还包括机头锁扣，所述对接盘的外缘上设有锁扣挂耳，所述机头锁扣的上端连接锁扣挂耳，下端挂在承接盘的底部，防止机头部分脱离。

作为可选择的实施方式，所述连接部分还包括机头刹车箍，所述机头支架的底部通过机头转轴设于塔架顶部的塔架筒内，在塔架筒内且机头转轴的侧壁上设有机头刹车箍，通过旋紧机头刹车箍，以抱紧机头转轴，使机头部分停止转动。

作为可选择的实施方式，所述发电机的电缆通过电缆连接触头与塔架内的电缆连接。

作为可选择的实施方式，所述电缆连接触头包括动触头和静触头；所述静触头包括三个导电圆环和中心导电圆盘，所述导电圆环分别连接发电机的三相导线，中心导电圆盘连接机头避雷线及接地线，所述动触头的顶部分别与静触头的三个导电圆环和中心导电圆盘弹性对接，底部引至地面。

作为可选择的实施方式，所述三个导电圆环相互嵌套，中心导电圆盘设于中心。

作为可选择的实施方式，所述动触头是四个相互绝缘、有一定间距、有弹性支撑的金属良导体凸头。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提出一种风力发电机，取消了传统风机的变桨机构、偏航机构及其控制装置，将风力发电机进行简化，机头只保留发电机一种电气装置，同时设计阻尼调节转盘、尾翼等机械式稳定控制装置，提高风机的安全性和可靠性，结构简单，便于维护，最大程度地降低风机成本。

本发明提出的一种风力发电机，通过风轮、尾翼等顺风自稳结构，使风机在无外力辅助的情况下自动迎风，简化风机结构，降低风机重量，相应地也降低了对塔架的支撑强度要求；风机的无控制随风旋转机理，最大程度地利用了风力资源。

本发明提出的一种风力发电机，通过阻尼调节转盘完成机头部分与塔架的对接，进一步增强了风摆扰动下风轮的迎风稳定性。

本发明提出的一种风力发电机，通过电缆连接触头的结构，在满足风机电气连接要求的同时，保证机头水平方向的自由旋转，无旋转死角，无狂风甩头时对塔体的冲击破坏。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的一种风力发电机示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种风力发电机剖面图；

其中，1、发电机，2、叶片，3、尾翼，4、滑环及重力球，5、风轮刹车箍，6、机头支架，7、阻尼调节转盘，8、机头刹车箍，9、机头锁扣，10、电缆连接触头。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1-2所示，本实施例提供一种风力发电机，包括：机头部分和连接部分；所述机头部分随风转动，具体包括机头支架6、设于机头支架6上风处的发电机1，以及设于机头支架6下风处的风轮；所述风轮的转动驱动发电机1的动作，且机头支架6可全向自由转动。

在本实施例中，所述风轮包括风轮转轴和设于风轮转轴上的叶片2，所述风轮转轴设于机头支架6上；所述风轮通过风轮转轴驱动永磁材料发电机转子，发电机的永磁转子与定子上的绕组线圈因旋转产生电磁感应而发电。

在本实施例中，在风轮转轴与机头支架6的连接处设有风轮刹车箍5，通过旋紧风轮刹车箍5，以抱紧风轮转轴，使风轮停止转动。

在本实施例中，在风轮的后方安装有尾杆，在尾杆的另一端设有尾翼3，所述尾翼3为有下垂重力且可摆动的十字叶片；通过风轮、尾翼的顺风自稳结构，使风力发电机在无外力辅助的情况下自动迎风，简化风机结构，降低风机重量，同时也降低了对塔架支撑强度的要求。

作为可选择的一种实施方式，所述尾翼3通过滑环挂在尾杆上，为风力发电机增加了水平和垂直方向的稳定平衡力矩，使风轮迎风时更加稳定。

作为可选择的一种实施方式，所述尾翼3上设有重力球，尾翼3左右摆动的摆动幅度取决于悬挂的重力球的重力和风速。

在本实施例中，所述机头支架6中安装发电机和风轮的两端均采用三角形支撑结构，以提高机头的应力强度。

作为可选择的一种实施方式，安装发电机一端的三角支撑结构采用金属管内嵌轴承结构，在三角支撑结构斜边的支撑钢管内部敷设电缆，以便于隐藏和保护发电机的电缆。

在本实施例中，所述连接部分用于连接机头支架与塔架，所述机头支架的底端连接在塔架上，其连接部分是整个机头的重心。

在本实施例中，所述连接部分包括阻尼调节转盘7，所述阻尼调节转盘7包括上部的对接盘和下部的承接盘，对接盘和承接盘是两个直径不同的转盘，对接盘的直径大于承接盘的直径，且对接盘套接承接盘。

具体地，承接盘安装在塔架上，其开口朝向机头支架6的底部，对接盘安装在机头支架6的底部，其开口朝向塔架，以使得对接盘套接承接盘；

承接盘的底部设有均匀光滑的半圆型的凹槽，对接盘设有与凹槽一一对应的弹销，在对接盘套接承接盘时，弹销处于凹槽内；

弹销的顶端设有螺栓，通过调整弹销上的螺栓可调节弹销的弹力，该弹力用于调整机头旋转部分时的阻尼。

具体地，当风轮有小的水平摆动时，凹槽内的弹销阻挡风轮摆动，当风轮水平摆动力矩超过所有弹销阻力时，弹销脱离凹槽，机头部分转动，阻尼的作用进一步增强了风摆扰动下风轮的迎风稳定性。

作为可选择的一种实施方式，所述阻尼调节转盘7内注润滑油。

在本实施例中，所述连接部分还包括机头刹车箍8，所述机头支架的底部通过机头转轴设于塔架顶部的塔架筒内，且机头转轴穿过阻尼调节转盘7的内圆环；在塔架筒内且机头转轴的侧壁上设有机头刹车箍8，与风轮刹车箍5一样，从塔架筒外手摇旋紧机头刹车箍8，以抱紧机头转轴，使机头部分停止转动。

作为可选择的一种实施方式，所述机头转轴为筒式内轴。

作为可选择的一种实施方式，所述塔架筒为金属筒。

在本实施例中，所述连接部分还包括机头锁扣9，阻尼调节转盘7外缘设有锁扣挂耳，所述机头锁口9是一个弓型挂扣，上端用活动销子与阻尼调节转盘7的锁扣挂耳相连，下端在自重力作用下挂住承接盘的底部，防止机头部分与塔筒脱离，弓型挂扣随机头转动，由于与承接盘(塔筒的一部分)的底部留有一定间隙，所以并不妨碍机头转动。

在本实施例中，发电机的电缆通过三角支撑结构斜边的金属管延伸连接至塔架筒内，以与塔架筒内的电缆连接，通过电缆连接触头10连接发电机和塔架的电缆；所述电缆连接触头10包括动触头和静触头；

其中，所述静触头包括三个导电圆环和中心导电圆盘，三个导电圆环相互嵌套，中心导电圆盘设于中心；导电圆环分别连接发电机的三相导线A、B、C，中心导电圆盘连接机头避雷线及接地线G。

作为可选择的一种实施方式，所述导电圆环为金属圆环或碳环。

作为可选择的一种实施方式，所述导电圆环相互绝缘。

作为可选择的一种实施方式，所述静触头由绝缘材料构成，并随机头部分转动。

所述动触头包括四个，四个动触头的顶部分别与静触头上的四个圆环弹性对接，下部通过电缆引至地面。

作为可选择的一种实施方式，所述动触头是四个相互绝缘、有一定间距、有弹性支撑、可通过大电流的金属良导体凸头。

在本实施例中，通过动静触头的上盘下凸的结构，不仅保持了塔架内发电机A、B、C三相导线与接地线G的连续性，而且还防止了因触头旋转滑动时，由于金属粉末的脱落而导致的电气短路事故。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种风力发电机，其特征在于，包括：机头部分和连接部分；所述机头部分包括机头支架、设于机头支架上风处的发电机，以及设于机头支架下风处的风轮，所述风轮的转动驱动发电机的动作；

所述连接部分用于机头支架与塔架的连接，包括阻尼调节转盘，所述阻尼调节转盘包括对接盘和承接盘，对接盘安设于机头支架上，承接盘设于塔架上，以使对接盘套接承接盘；

所述承接盘的底部设有凹槽，所述对接盘上设有与凹槽对应的弹销，对接盘套接承接盘时，弹销处于凹槽内，通过调节弹销的弹力，以调节机头部分旋转时的阻尼，当风轮摆动力矩超过弹销阻力时，弹销脱离凹槽，机头部分转动。

2.如权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于，所述风轮包括风轮转轴和设于风轮转轴上的叶片，所述风轮转轴设于机头支架上；所述风轮通过风轮转轴驱动发电机转子，发电机转子与定子的绕组线圈因旋转产生电磁感应而发电。

3.如权利要求2所述的一种风力发电机，其特征在于，在风轮转轴与机头支架的连接处设有风轮刹车箍，通过旋紧风轮刹车箍，以抱紧风轮转轴，使风轮停止转动。

4.如权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于，在风轮的后方安装有尾杆，在尾杆的另一端通过滑环安装尾翼，所述尾翼上设有重力球，重力球的重力和风速决定尾翼摆动幅度。

5.如权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于，所述连接部分还包括机头锁扣，所述对接盘的外缘上设有锁扣挂耳，所述机头锁扣的上端连接锁扣挂耳，下端挂在承接盘的底部，防止机头部分脱离。

6.如权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于，所述连接部分还包括机头刹车箍，所述机头支架的底部通过机头转轴设于塔架顶部的塔架筒内，在塔架筒内且机头转轴的侧壁上设有机头刹车箍，通过旋紧机头刹车箍，以抱紧机头转轴，使机头部分停止转动。

7.如权利要求1所述的一种风力发电机，其特征在于，所述发电机的电缆通过电缆连接触头与塔架内的电缆连接。

8.如权利要求7所述的一种风力发电机，其特征在于，所述电缆连接触头包括动触头和静触头；所述静触头包括三个导电圆环和中心导电圆盘，所述导电圆环分别连接发电机的三相导线，中心导电圆盘连接机头避雷线及接地线，所述动触头的顶部分别与静触头的三个导电圆环和中心导电圆盘弹性对接，底部引至地面。

9.如权利要求8所述的一种风力发电机，其特征在于，所述三个导电圆环相互嵌套，中心导电圆盘设于中心。

10.如权利要求8所述的一种风力发电机，其特征在于，所述动触头是四个相互绝缘、有一定间距、有弹性支撑的金属良导体凸头。

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